產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索

摘 要 ：文章針對當(dāng)前產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的問題，基于教學(xué)改革目標(biāo)，提出基于機(jī)器人專題訓(xùn)練的產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索方案。以期培養(yǎng)符合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需求的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才，同時(shí)為相關(guān)專業(yè)的教學(xué)改革提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 ：產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā) ;設(shè)計(jì)課程 ;教學(xué)改革 ;機(jī)器人 ;專題訓(xùn)練

中圖分類號(hào) ：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A

文章編碼 ：1672-7053（2021）07-0036-02

Abstract ：In view of the current problems in the teaching of product system development and design courses， and based on the goals of teaching reform， an exploration plan for the teaching reform of product system development and design courses based on robotics special training is proposed to cultivate innovative talents in industrial design that are more in line with the needs of modern industries. The teaching reform of related majors provides a certain reference.

Key Words ：Product System Development; Design Course; Teaching Reform; Robot; Special Training

近年來，國家教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”和“新工科建設(shè)”已成為各高校推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量改革的鞭策與指導(dǎo)綱領(lǐng)。當(dāng)前工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)作為交叉學(xué)科的典型代表，其工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)應(yīng)該與當(dāng)前產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，方能培養(yǎng)出適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的高質(zhì)量設(shè)計(jì)人才。

隨著近年來工業(yè)設(shè)計(jì)漸漸受到各級(jí)政府部門和企業(yè)的重視，每年由各類機(jī)構(gòu)主辦的設(shè)計(jì)競賽逐年增加。設(shè)計(jì)競賽是以設(shè)計(jì)作品為主要評判對象的一種選拔活動(dòng)，目的在于引導(dǎo)未來設(shè)計(jì)走向或解決當(dāng)下問題，促進(jìn)新的設(shè)計(jì)形式和作品的產(chǎn)生，是學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐的良好平臺(tái)，為此，很多教師都會(huì)將其作為課程教學(xué)訓(xùn)練的途徑之一。

1 產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)方式傳統(tǒng)且單一

當(dāng)前的課程教學(xué)仍然以傳統(tǒng)的理論式教學(xué)為主，教師大多通過多媒體的形式將教材內(nèi)容直接傳達(dá)給學(xué)生，這種一對一、單向輸出的知識(shí)傳授方式，可能會(huì)散失一些重要的信息。同時(shí)，教師的理論傳授在某種程度上代替了學(xué)生自身的主動(dòng)能動(dòng)性，這些理論知識(shí)的接受更多的是被動(dòng)式的 [1]。主動(dòng)式吸取的理論知識(shí)學(xué)生更能理解和再拓展，而導(dǎo)入學(xué)生感興趣或與當(dāng)前產(chǎn)業(yè)實(shí)際相關(guān)的專題，更能在一定程度上吸引學(xué)生，使其主動(dòng)思考，變被動(dòng)為主動(dòng)。

1.2 教學(xué)脫離實(shí)踐

工業(yè)設(shè)計(jì)是技術(shù)、藝術(shù)和人文等各學(xué)科體系的綜合交叉學(xué)科，是以實(shí)踐為主的應(yīng)用型學(xué)科 [2]，開設(shè)的院校大多數(shù)是地方性和應(yīng)用型高校，大多數(shù)院校的培養(yǎng)也都以就業(yè)為導(dǎo)向。當(dāng)前教師隊(duì)伍大多是從學(xué)校到學(xué)校，低齡化嚴(yán)重，缺乏業(yè)界工作經(jīng)驗(yàn)，使得課程教學(xué)在理論講授完成后，大多是以競賽或老師自行擬定的概念式課題開展實(shí)踐訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對當(dāng)前產(chǎn)業(yè)實(shí)際的思考和前沿發(fā)展的探索，最終培養(yǎng)的學(xué)生時(shí)常與企業(yè)脫節(jié)。

2 產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的意義

在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程中，涉及實(shí)踐訓(xùn)練主題的分析與研究、方案構(gòu)思、方案講解、成果匯報(bào)、計(jì)算機(jī)表現(xiàn)、方案表現(xiàn)等實(shí)踐內(nèi)容，這些能力的培養(yǎng)能夠提升學(xué)生的系統(tǒng)分析能力。基于上述產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，對產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程進(jìn)行教學(xué)改革，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對相關(guān)知識(shí)的掌握以及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)表現(xiàn)等綜合能力。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對當(dāng)前技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、和前沿發(fā)展的關(guān)注和思考，使其符合現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)的需求。

3 機(jī)器人專題訓(xùn)練教學(xué)改革實(shí)踐

針對當(dāng)前的現(xiàn)狀和前述教學(xué)改革目標(biāo)，提出基于機(jī)器人專題訓(xùn)練的產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索實(shí)踐包括以下三大層面 ：

3.1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)

理論是課程教學(xué)的基礎(chǔ)，因此可以在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程的前期理論教學(xué)過程中運(yùn)用多媒體、案例等教學(xué)方法，結(jié)合機(jī)器人、智能技術(shù)各領(lǐng)域產(chǎn)品案例進(jìn)行講授，讓學(xué)生對產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容有基本的了解，包括產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)概述、產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的前期規(guī)劃、產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的市場研究、產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)流程、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)方法等理論內(nèi)容。在理論教學(xué)過程中，將課程教學(xué)理論內(nèi)容與社會(huì)背景、行業(yè)需求、社會(huì)問題、產(chǎn)業(yè)前沿進(jìn)行結(jié)合，通過書籍等文獻(xiàn)進(jìn)行圖片、視頻等教學(xué)素材案例的講解，拓寬學(xué)生的視野，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行關(guān)注，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思考。

3.2 機(jī)器人專題訓(xùn)練實(shí)踐

3.2.1 具體訓(xùn)練主題與目標(biāo)

在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程的中后期導(dǎo)入機(jī)器人專題實(shí)踐訓(xùn)練，主要包括工業(yè)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等三大類主題，以機(jī)器人作為設(shè)計(jì)實(shí)踐對象，開展機(jī)器人造型方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對機(jī)器人專題進(jìn)行有針對性的機(jī)器人創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)，從而提高學(xué)生的理解能力、分析能力以及創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生對機(jī)器人等智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行關(guān)注。

3.2.2 專題布置與實(shí)施安排

在確定訓(xùn)練主題后，指導(dǎo)教師綜合訓(xùn)練主題、授課班級(jí)學(xué)生數(shù)量、性別、分組調(diào)研與個(gè)人設(shè)計(jì)實(shí)踐安排等因素，布置工業(yè)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等三類主題機(jī)器人訓(xùn)練的具體參與學(xué)生。學(xué)生知曉各自參與主題后，可根據(jù)自身興趣，選定具體環(huán)境場域下或相應(yīng)用戶的機(jī)器人產(chǎn)品開展設(shè)計(jì)研究。

3.2.3 專題訓(xùn)練內(nèi)容與程序

專題訓(xùn)練內(nèi)容和開展的程序主要包括前期調(diào)研與后期的設(shè)計(jì)實(shí)踐兩大部分，具體如下 ：

在確定主題或具體機(jī)器人產(chǎn)品后，學(xué)生進(jìn)行前期的主題調(diào)研，通過前期課程理論教學(xué)的市場調(diào)研方法等對主題進(jìn)行分析，提出可能開展的設(shè)計(jì)方向或開發(fā)機(jī)會(huì)。這階段皆在希望學(xué)生通過文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)等調(diào)研分析獲取主題相關(guān)的一手或二手資料，以期對主題有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。需要說明的是，該階段以組為單位進(jìn)行，以此培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

基于前期調(diào)研，以個(gè)人為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，選定具體的設(shè)計(jì)方向，進(jìn)行設(shè)計(jì)定位，然后開展頭腦風(fēng)暴，構(gòu)思一系列的機(jī)器人造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)草圖方案，之后進(jìn)行草圖方案的講解與評價(jià)，并從中選定 3—5 個(gè)造型草圖方案進(jìn)行優(yōu)化，通過對優(yōu)化方案的師生講解與評價(jià)，最終選定 1 款方案進(jìn)行細(xì)化表達(dá)。方案確定后開展計(jì)算機(jī)數(shù)字化 3D 建模，并在建模過程中指導(dǎo)老師進(jìn)行匯報(bào)溝通，以進(jìn)一步修改和深化設(shè)計(jì)方案，完成渲染和版面呈現(xiàn)等后續(xù)工作。待學(xué)生自主完成方案展板表現(xiàn)后，指導(dǎo)老師提出修改意見，以便學(xué)生修正并最終完成機(jī)器人產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)的展示版面，并進(jìn)行專題提案匯報(bào)。

上述的設(shè)計(jì)實(shí)踐總體包括前期草圖構(gòu)思、擬定方案優(yōu)化與評價(jià)、定案深化表達(dá)、計(jì)算機(jī) 3D 建模與渲染、提案版面呈現(xiàn)等環(huán)節(jié)。學(xué)生完成上述每個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容后都應(yīng)對階段性成果進(jìn)行口頭闡述講解（課堂中）或線上線下解說（課下時(shí)間，如騰訊QQ、面對面），只有相應(yīng)環(huán)節(jié)的內(nèi)容達(dá)到相對適宜的程度，才能進(jìn)行下一環(huán)節(jié)內(nèi)容的實(shí)施，否則仍需要再思考和探索。指導(dǎo)老師在專題實(shí)施過程中，綜合考量不同學(xué)生的基礎(chǔ)和具體設(shè)計(jì)主題與定位，因材施教，提出不同的指導(dǎo)方向和可能的建議，供學(xué)生參考。教師指導(dǎo)主要利用課程安排的實(shí)驗(yàn)教室進(jìn)行，同時(shí)輔以課余時(shí)間的騰訊 QQ 線上指導(dǎo)等方式，尤其是方案的計(jì)算機(jī)建模環(huán)節(jié)與提案版面時(shí)要時(shí)常借助課余時(shí)間的騰訊 QQ 線上或面對面線下的指導(dǎo)方式完成。

3.3 機(jī)器人專題訓(xùn)練成績評價(jià)

作為課程的訓(xùn)練專題，最終要給學(xué)生的專題成果一個(gè)量化考核分?jǐn)?shù)。分?jǐn)?shù)量化考核是對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評價(jià)方式之一，是對課程實(shí)踐情況的檢查，是對學(xué)生訓(xùn)練內(nèi)容學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)，這有助于教師后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容和方式的改善 [3]。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，就要建構(gòu)多元化的考核評價(jià)準(zhǔn)則，改變重理論輕實(shí)踐的傳統(tǒng)，建構(gòu)多樣化的評價(jià)方式 [4-5]。機(jī)器人專題訓(xùn)練從主要專題實(shí)踐過程和專題成果兩大層面進(jìn)行綜合的考核與評價(jià)。

3.3.1 專題實(shí)踐過程的考核內(nèi)容與評價(jià)

該層面的考核標(biāo)準(zhǔn)包括 ：（1） 專題實(shí)踐過程中學(xué)生的出勤率 ;（2） 專題實(shí)踐過程中學(xué)生的認(rèn)真與態(tài)度情況，主要透過學(xué)生的課堂表現(xiàn)和階段性成果匯報(bào)講解情況來評價(jià) ;（3） 專題實(shí)踐過程中學(xué)生的機(jī)器人前期方案構(gòu)思的系統(tǒng)性和整體質(zhì)量情況 ;（4） 訓(xùn)練專題數(shù)據(jù)的提交情況。通過上述考核標(biāo)準(zhǔn)，來綜合評價(jià)學(xué)生課程知識(shí)的應(yīng)用轉(zhuǎn)換能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析問題的能力、創(chuàng)新思考能力、手繪設(shè)計(jì)表達(dá)能力、交流溝通能力，以及匯報(bào)表達(dá)能力等。

3.3.2 專題成果的考核內(nèi)容與評價(jià)

機(jī)器人專題訓(xùn)練的成果考核應(yīng)該遵循以下評分標(biāo)準(zhǔn) ：（1） 專題設(shè)計(jì)機(jī)器人成果方案的原創(chuàng)性評價(jià) ;（2） 創(chuàng)新性評價(jià)，主要為成果概念的創(chuàng)新性和設(shè)計(jì)表達(dá)的創(chuàng)新性 ;（3） 人機(jī)性評價(jià)，主要為方案成果是否符合人機(jī)工學(xué) ;（4） 合理性評價(jià)，主要包括方案的功能與配色是否合理 ;（5） 美觀性評價(jià)，主要為方案成果的造型和展示版面是否美觀 ;（6） 實(shí)用性與可行性評價(jià)，主要為功能是否合理，結(jié)構(gòu)和技術(shù)是否可行 ;（7） 完整性評價(jià)，即設(shè)計(jì)說明、三視圖、尺寸圖、使用情境圖、CMF 說明等方案成果表達(dá)元素的完整性。試圖通過較為全面的考核標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生的專題成果給出一個(gè)較為合理且綜合的成績。希望通過上述考核內(nèi)容來全面考察學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、方案深化表現(xiàn)能力、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)表現(xiàn)能力等。

4 結(jié)語

以機(jī)器人、人工智能等為代表的新興技術(shù)蓬勃發(fā)展，也為當(dāng)前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)注入了新的生命。機(jī)器人等新興技術(shù)對于推動(dòng)智能制造的發(fā)展起著舉足輕重的作用，它也將影響著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。為此，以機(jī)器人技術(shù)作為教學(xué)中專題訓(xùn)練的實(shí)踐課題，開展兼具創(chuàng)新性和實(shí)踐性的教學(xué)改革設(shè)計(jì)實(shí)踐，是提高工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才的重要途徑。

本文系教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目《基于機(jī)器人專題訓(xùn)練的產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)教學(xué)改革》;廣東海洋大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目《基于企業(yè)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革研究與實(shí)踐》的階段性成果。

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